Sleuteltechnologieën voor schoonmaakrobots in de gezondheidszorg

De werkzaamheden van het Fraunhofer IPA op het gebied van reiniging en desinfectie van oppervlakken zijn gebaseerd op de robot »DeKonBot 2« en ontwikkelen diens mogelijkheden verder. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

Bestaande vloerreinigingsrobots kunnen al worden ingezet voor de geautomatiseerde reiniging van grote omgevingen. © Kliniekverbond Zuidwest

De reiniging en desinfectie spelen een belangrijke rol in klinieken. Bron: Kliniekverbund Südwest. © Fraunhofer IPA

Het regelmatig reinigen en desinfecteren in zorginstellingen is veeleisend en arbeidsintensief. Om schoonmaakpersoneel hierin te ontlasten, ontstaan in het onderzoeksproject »RoReBo« een compacte vloerreinigingsrobot bijvoorbeeld voor ziekenhuizen of verpleeghuizen, evenals technologieën voor oppervlaktereiniging en robotgestuurd openen van deuren.

Hygiene is niet pas sinds de pandemie erg belangrijk in zorginstellingen om infecties te voorkomen. Voor deze omgeving definieert de nieuw ingevoerde hygiënenorm DIN 130643 »Zorgreiniging« de uit te voeren taken. De norm waarborgt wel de kwaliteit, maar verhoogt ook de werkdruk voor het schoonmaakpersoneel. Steeds meer taken in kortere tijd vergroten het risico dat de »Hygiene Compliance« lijdt. Het tekort aan vakbekwame krachten en de demografische veranderingen verergeren het probleem. Momenteel zijn er geen geschikte schoonmaakrobots op de markt die voldoen aan de specifieke uitdagingen in de gezondheidszorg, zowel technologisch als economisch.

Deze uitdagingen adresseert het onderzoeksproject »Robotgestuurde reiniging en desinfectie van vloeren en oppervlakken in zorginstellingen« (RoReBO). Projectpartners zijn Adlatus Robotics, InMach Intelligente Maschinen, bwcon research en het Fraunhofer IPA. Als toepassingspartner is onder andere het Kliniekverbond Zuidwest betrokken. Samen ontwikkelen de partners nieuwe kerntechnologieën en bedrijfsmodellen voor het inzetten van schoonmaakrobots, bijvoorbeeld in ziekenhuizen en verpleeghuizen. De robots moeten schoonmaakpersoneel ondersteunen en ontlasten. Een nauwe samenwerking met klinieken en verpleeghuizen zorgt voor een behoeftegerichte ontwikkeling en maakt het mogelijk om de projectresultaten onder realistische omstandigheden te valideren. Financiële middelen ontvangt het project van het Ministerie voor Economie, Arbeid en Toerisme Baden-Württemberg via het subsidieprogramma Invest BW Innovation.

Groot potentieel

De markt voor industriële schoonmaakrobots is de afgelopen jaren sterk gegroeid. Volgens de »International Federation of Robotics« zijn in 2020 de verkochte eenheden vergeleken met het voorgaande jaar met 92 procent gestegen. Apparaten speciaal voor industriële vloerreiniging verkochten met 20.600 eenheden anderhalf keer zoveel.

Veel robotfabrikanten hebben dit potentieel erkend, waaronder ook het Baden-Württembergse bedrijf Adlatus Robotics, wiens vloerreinigingsrobot al hallen reinigt in logistiek, industrie, klinieken of luchthavens en die zonder speciale voorkennis te bedienen is. Dit vormt een goede basis voor een bredere inzet van autonome schoonmaakrobots in ziekenhuizen en verpleeghuizen. Met nieuwe vaardigheden, ontwikkeld in RoReBO, wil het bedrijf de behoeften van de instellingen nog beter adresseren.

Geautomatiseerde reiniging op afdelingen en in patiëntenkamers

»Op afdelingen en in patiëntenkamers is meestal niet veel ruimte, bovendien bevinden zich daar vaak diverse medische apparaten of persoonlijke voorwerpen. Toch is de eis van de instellingen dat ook hier de randen en hoeken grondig worden gereinigd«, legt Matthias Strobel, algemeen directeur bij Adlatus Robotics, de randvoorwaarden voor het robotgebruik uit. Deze taak wordt het beste uitgevoerd door een kleine, compacte robot die wendbaar door de inzetomgeving manoeuvreert. Daarom ontwikkelt Adlatus in RoReBO een nieuw vloerreinigingsplatform dat bijzonder geschikt is voor gebruik in deze krappe omgevingen. Naast conventionele vloerreinigingsmodules wordt onder het platform ook een actuatorkomponent ontwikkeld die extra functies activeert om moeilijk bereikbare hoekgebieden te reinigen.

Nadat wetenschappers van het Fraunhofer IPA al functies voor robotgestuurde desinfectie van vaak aangeraakte objecten in kantooromgevingen zoals deurklinken en lichtschakelaars hebben ontwikkeld in het project »MobDi – Mobile Desinfection«, richt RoReBo zich nu op ziekenhuizen en specifiek op gangen, patiënten- en behandelkamers als inzetomgeving. Hiervoor wordt de eveneens in MobDi ontwikkelde reinigingsrobot »DeKonBot 2« in het project uitgebreid met nieuwe functies. Bijvoorbeeld krijgt hij nieuwe adaptieve reinigingsgereedschappen die zijn afgestemd op de bijzondere eisen in ziekenhuizen en de te reinigen oppervlakken. »Daarnaast is vooral het openen van deuren een belangrijke nieuwe functie. Hiermee kan de robot zijn autonome inzet uitbreiden en ook omgevingen zoals patiëntenkamers bereiken, die voorheen niet toegankelijk waren«, legt Simon Baumgarten, projectverantwoordelijke bij het Fraunhofer IPA, uit. »We zijn van plan om de robotarm voor het openen van deuren zo eenvoudig te maken dat hij gemakkelijk door andere robots te gebruiken is. Dit kan de algemene inzetmogelijkheden van servicerobots in openbare ruimtes aanzienlijk vergroten«, voegt Baumgarten toe.

Softwarematig ontwikkelt de projectpartner InMach methoden voor autonome navigatie, zodat de robot complexe navigatiepatronen kan volgen en daarbij ook rand- en hoekgebieden betrouwbaar reinigt. De experts van het Fraunhofer IPA breiden hun beeldverwerkingstechnologieën uit om nieuwe te reinigende oppervlakken in gangen en kamers, evenals deuren en hun eigenschappen te kunnen herkennen, bijvoorbeeld in welke richting ze openen. Ook passen de onderzoekers hun methoden aan zodat de robot op basis van de verwerkte beeldgegevens de objecten kan reinigen. Vooral de besturing voor het openen van deuren vormt een uitdaging, omdat daarbij de bewegingen van het mobiele platform en die van de robotarm gesynchroniseerd moeten worden.

Inspelen op praktijkbehoeften

De geplande ontwikkelingen zijn gebaseerd op behoefte- en eisenanalyses uit de ziekenhuispraktijk. Tijdens observaties in klinieken en verpleeghuizen brengen de projectpartners de actuele handmatige reinigingsprocessen en randvoorwaarden voor een optimale uitvoering in kaart. Workshops met praktijkexperts dienen om de behoeften en eisen aan de te ontwikkelen robotfuncties te bepalen en implementatieconcepten te valideren. Daarnaast kan worden teruggevallen op resultaten van eerdere praktijktests met mobiele schoonmaakrobots.

Na een succesvolle implementatie worden de ontwikkelde technologieën en robots eerst in het laboratorium, daarna in klinieken en verpleeghuizen getest en op basis van de ervaringen geoptimaliseerd. Voor de praktijkoverdracht ontwikkelt bwcon geschikte bedrijfsmodellen voor zorginstellingen.